1、第5课时学科素养金属及其重要化合物的性质探究素养1思维方法含铁化合物的制备及性质“思维方法”是思维的品质、方式和能力的综合，是个体高质量地解决生活实践或学习探索情境中的各种问题的基础。含铁化合物的制备及性质探究体现中国高考评价体系中学科素养“思维方法”涉及的“科学思维”、“创新思维”，要求采用严谨求真的、实证性的逻辑思维方式应对各种问题，要求运用开放性、创新性的思维方式应对问题情境，组织相关的知识与能力，注重独立性、批判性、发散性的思考，提出新视角、新观点、新方法、新设想，设计含铁化合物的制备实验方案，并解决物质制备及性质探究过程中出现的各种问题。1Fe(OH)2的制备原理及方法(1)制备原理
2、制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀，易被氧化)。实验关键：防止Fe(OH)2被氧化，保证溶液中不含O2等氧化性物质，制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的、隔绝空气的体系中。(2)常用方法有机物覆盖法.反应在试管底部进行，胶头滴管插入反应溶液中(胶头滴管反常使用)。.加入煤油、苯等密度比水小的有机物，隔离空气中的O2。如图，由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。气体保护法该方法是先在装置中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用产生的H2将FeSO4溶液压入
3、装置中，并与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2。整个装置内充满H2，保护Fe(OH)2，防止被氧化。电解法该方法中铁作电解池的阳极，电极反应为Fe2e=Fe2，阴极反应为2H2e=H2，生成的氢气可以赶走溶液中的氧气，溶液中c(OH)增大，与Fe2结合生成Fe(OH)2沉淀，汽油起“液封”作用。电解时，在两极间最先观察到白色沉淀。2铁盐和亚铁盐的制备及性质(1)用废铁屑(含少量SiO2和氧化铁)制取绿矾(FeSO47H2O)从FeSO4溶液中获得FeSO47H2O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤、低温干燥等操作。冰水洗涤的目的是减少晶体的溶解损耗；低温干燥的目的是防止晶体受热失去结
4、晶水。结晶过程最好是在氮气的环境中进行，其作用是防止绿矾在空气中被O2氧化而变质。(2)用烧渣制备绿矾(烧渣中主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)试剂X可以是SO2，也可以是Fe，其目的是将溶液中Fe3还原为Fe2。若试剂X为SO2，其转化原理为：SO2Fe2(SO4)32H2O=2FeSO42H2SO4；若试剂X为Fe，其转化原理为：FeFe2(SO4)3=3FeSO4。(3)利用Cl2与铁粉制备无水氯化铁制取FeCl3的反应原理：2Fe3Cl22FeCl3。利用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2，用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，用浓硫酸干燥Cl2。带长度相同导管的集气瓶的作用是防
5、止倒吸。NaOH溶液用于吸收尾气Cl2，防止污染环境。提升1 (2021湖南长郡中学等四校联考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型非氯高效消毒剂，微溶于KOH溶液，热稳定性差。实验室制备高铁酸钾的原理为3Cl22Fe(OH)310KOH=2K2FeO46KCl8H2O。下列实验设计不能达到实验目的的是()A用图甲所示装置制备并净化氯气B用图乙所示装置制备高铁酸钾C用图丙所示装置分离出高铁酸钾粗品D用图丁所示装置干燥高铁酸钾DMnO2与浓盐酸在加热条件下反应制取Cl2，用饱和食盐水除去Cl2中HCl，A项正确；K2FeO4微溶于KOH溶液，Fe(OH)3、过量KOH溶液和Cl2反应制备K2FeO
6、4，析出K2FeO4固体，B项正确；由于K2FeO4微溶于KOH溶液，利用过滤法可分离出K2FeO4粗产品，C项正确；K2FeO4的热稳定性差，不能采用坩埚灼烧的方法干燥高铁酸钾，D项错误。提升2 用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和_。(2)除去蒸馏水中溶液的O2常采用_的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_。方法二：在如图
7、所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管里加入的试剂是_。(2)在试管里加入的试剂是_。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_。解析方法一：Fe2易水解，要加入稀硫酸抑制其水解，Fe2易被空气中的O2氧化，要加入铁粉，防止Fe2被氧化。煮沸后的蒸馏水中溶解的O2减少。方法二：试管是开口式，无法用产生的气体将FeSO4溶液压入试管，因此要在试管中制取FeSO4，试管中盛有不含O2的NaOH溶液。试管中产生的H2可从短管排出，从而排尽试管中空气，再
8、经导管进入试管中，排尽试管中空气，然后关闭止水夹，试管内的H2无法逸出，造成管内气体压强增大，试管中FeSO4溶液被压入试管中，使得产生的Fe(OH)2能保持较长时间不被氧化。答案方法一：(1)铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2接触氧气方法二：(1)稀硫酸、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹(4)试管中反应生成的H2充满试管和试管，且外界空气不易进入提升3 (2021河北承德六校联考)某研究性学习小组探究FeSO4的化学性质和用途。回答下列问题：(1)探究FeSO4溶液的酸碱性：取少量FeSO4固体，利用石蕊溶液测定FeSO4
9、溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙和_(填字母)。A玻璃棒B试管C天平 D量筒(2)利用如图装置探究FeSO4的稳定性。中有白色沉淀生成，小组成员结合理论分析，认为下列分解产物不可能的是_(填字母)。AFe2O3、SO3、H2OBFe2O3、SO2、SO3、H2OCFeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O中溴水是用来检验是否有SO2气体生成，若有SO2生成，溴水将褪色。实验中，观察到溴水褪色，据此推测FeSO4分解最有可能被氧化的元素是_。NaOH的作用是吸收SO2气体，请写出用过量NaOH溶液吸收SO2气体的化学方程式：_。(3)探究FeSO4中Fe2的还原性：证明FeSO4有较
10、强的还原性，完成下表。实验步骤实验预期现象及结论步骤一：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量水溶解步骤二：滴加_溶液后，再滴入氯水当溶液中出现_现象，则说明FeSO4有较强的还原性(4)硫酸亚铁用途探究：缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，外层包有一层特殊的糖衣，其作用是_。解析(1)用药匙取少量FeSO4固体于试管中溶解，用胶头滴管滴入石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙、试管。(2)依据氧化还原反应的特征可知化合价有升必有降，Fe2O3、SO3、H2O中只有铁的化合价升高了，没有元素化合价降低，故A不可能；Fe2O3、SO2、SO3、H2
11、O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，故B可能；FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，故C可能。FeSO4中Fe2具有还原性，所以最有可能被氧化的元素是Fe。过量NaOH和SO2反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOHSO2=Na2SO3H2O。(3)FeSO4具有较强的还原性，很容易被氧化剂氧化为硫酸铁，故检验FeSO4的还原性，只需加入氧化剂以后检验Fe3的存在即可，操作是：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量水溶解，向其中加入硫氰化钾溶液后，无明显现象，再加入氯水，溶液变红色，则证明硫酸亚铁具有较强的还原性。(4)缺铁性
12、贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，因硫酸亚铁容易被空气中的氧气氧化，外层常包有一层特殊的糖衣，其作用是防止硫酸亚铁被氧化。答案(1)B(2)AFe2NaOHSO2=Na2SO3H2O(3)硫氰化钾红色(4)防止硫酸亚铁被氧化素养2实践探索含铜化合物的制备及性质“实践探索”是指学习者在面对生活实践或学习探索问题情境时，组织整合相应的知识与能力、运用不同的技术方法进行各种操作活动以解决问题的综合品质。含铜化合物的制备及性质探究体现中国高考评价体系中学科素养“实践探索”涉及的“研究探索”、“操作运用”，要求考生根据应对新的问题情境的需要，合理地组织、调动各种相关知识与能力，实施调研、探究
13、或实验活动，分析结果，提出新观点或发现新问题，运用实验等动手操作方法，探究所要解决的生活实践或学习探索情境中的各种问题；综合各种技术方法进行组合创新，将创意或方案转化为有形物品或对已有物品进行改进与优化，创新性地解决现实情境问题。1利用孔雀石制备CuSO45H2O晶体孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO45H2O晶体的流程如下：(1)孔雀石中Cu2(OH)2CO3受热分解生成CuO、CO2和H2O：Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O。(2)加入稀H2SO4溶解时，发生反应：CuOH2SO4=CuSO4H2O、Fe2O
14、33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O。(3)加入CuO调节溶液的pH3.7，使溶液中Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去杂质。(4)滤液经蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到CuSO45H2O晶体。2迁移“氢气还原氧化铜”的实验装置模型(1)实验装置(2)各部分装置的作用装置作用A制取H2B除去H2中混有的HCl(若采用稀硫酸制取氢气，无需使用该装置)C除去H2中混有的水蒸气(也可将B、C装置用盛有碱石灰的U形干燥管代替)E检验氢气还原氧化铜生成的水F防止外界空气中的水蒸气进入装置E中，干扰产物水的检验(3)实验操作流程提升4 (2017全国卷)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置
15、如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是()A、中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气BA错：若中为焦性没食子酸溶液，则进入中的气体还会有水蒸气。B对：若在处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉。C错：为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K。D错：二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热。提升
16、5 硫酸铜可用于消毒、制杀虫剂、镀铜等。实验小组制取CuSO45H2O晶体并进行其热分解的探究。探究：制取CuSO45H2O晶体小组同学设计了如下两种方案：甲：将铜片加入足量浓硫酸中并加热。乙：将铜片加入稀硫酸，控制温度为4050 ，滴加双氧水。(1)方案甲发生反应的化学方程式为_。反应结束后有大量白色固体析出，简述从中提取CuSO45H2O晶体的方法：倒出剩余液体，_。(2)方案乙发生反应：CuH2SO4H2O2=CuSO42H2O，该实验控制温度为4050 的原因是_。与方案甲相比，方案乙的主要优点有_、_(写出2条)。探究：用以下装置(加热装置省略)探究CuSO45H2O晶体热分解的产物
17、。已知：CuSO45H2O脱水后升高温度，会继续分解成CuO和气体产物，气体产物可能含有SO3、SO2、O2中的13种。(3)称取5.00 g CuSO45H2O于A中加热，当观察到A中出现_，可初步判断晶体已完全脱水并发生分解。加热一段时间后，A中固体质量为3.00 g，则此时A中固体的成分为_。(4)装置B中迅速生成白色沉淀，说明分解产物中有_，C装置的作用是_。(5)理论上E中应收集到V mL气体，事实上收集到的气体体积偏小，可能的原因是_(不考虑泄漏等仪器与操作原因)。解析(1)方案甲发生反应的化学方程式为Cu2H2SO4(浓)SO2CuSO42H2O。反应结束后有大量白色固体析出，从
18、中提取CuSO45H2O晶体的方法：倒出剩余液体，加入适量蒸馏水，蒸发浓缩，冷却结晶。(2)H2O2受热易分解，故乙方案控制温度为4050 的原因是温度较低，反应速率慢；温度太高，H2O2分解，损耗大。与方案甲相比，方案乙的主要优点有原料利用率高、不产生污染、能耗低等。(3)若5.00 g CuSO45H2O完全失水为CuSO4，则CuSO4的质量为3.20 g，完全分解为CuO，则CuO的质量为1.60 g。加热一段时间后，A中固体质量为3.00 g，3.20 g3.00 g1.60 g，则此时A中固体的成分为CuSO4和CuO。(4)装置B中迅速生成白色沉淀，说明分解产物中有SO3，C装置
19、可以盛放品红溶液，目的是检验是否有SO2生成。(5)E中收集到的气体应是O2，事实上收集到的气体体积偏小，可能是在C装置中部分O2与SO2和H2O发生了氧化还原反应。答案(1)Cu2H2SO4(浓) SO2CuSO42H2O加入适量蒸馏水，蒸发浓缩，冷却结晶(2)温度较低，反应速率慢；温度太高，H2O2分解，损耗大原料利用率高不产生污染(或其他合理答案)(3)固体变为黑色CuSO4和CuO(4)SO3检验是否有SO2生成(5)在C装置中部分O2参与了氧化还原反应训练(十六)金属及其重要化合物的性质探究1(新教材链接)(人教必修第一册P72，5题改编)为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学
20、设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是()选项实验操作实验现象离子方程式实验结论A在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变成棕黄色溶液2Fe2Cl2=2Fe32ClFe2具有还原性B在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液Fe2Zn=FeZn2Fe2具有还原性C在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液2Fe3Fe=3Fe2铁单质具有还原性D在氯化铁溶液中加入铜粉蓝色溶液变成棕黄色溶液2Fe3Cu=2Fe2Cu2Fe3具有氧化性A氯气能够将Fe2(浅绿色)氧化为Fe3(棕黄色)，A项正确；B项得到的结论应该是Fe2具有氧化性；C项的离子方程式错误；D项的实验现象应该是铜粉
21、逐渐溶解，溶液由棕黄色变为蓝色。2(2021四川成都七中检测)某同学欲利用图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是()AX可以是稀硫酸或稀硝酸或稀盐酸B实验开始时应先关闭止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入XC反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀D反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在DHNO3可氧化Fe生成Fe(NO3)3，A项错误；实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，B项错误；利用氢气的压强将FeCl2排入锥形瓶中，NaOH与FeCl2溶液反应生成Fe(OH)2，
22、立即观察到白色沉淀，C项错误；反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，装置内空气及溶液中氧气均已除去，则Fe(OH)2可较长时间存在，D项正确。3(2020山东德州三模)某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体NH4Fe(SO4)26H2O的一种方案如下：下列说法不正确的是()A滤渣A的主要成分是CaSO4B相同条件下，NH4Fe(SO4)26H2O净水能力比FeCl3强C“合成”反应要控制温度，温度过高，产率会降低D“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等BFeSO4溶液中含有Ca(NO3)2，加入H2SO4溶液，生成CaSO4，过滤得到的滤渣A主要是CaSO4，A项正确；NH的存在抑制了Fe3的水
23、解，故硫酸铁铵的净水能力比FeCl3弱，B项错误；“合成”反应中，温度过高，会促进Fe3发生水解，生成硫酸铁铵的产率会下降，C项正确；硫酸铁铵易溶于水，且溶解度随温度的升高而增大，可采用结晶法提纯，故“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等，D项正确。4(2021甘肃兰州检测)由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO47H2O)，再通过绿矾制备铁黄FeO(OH)的流程如下：烧渣 溶液绿矾铁黄已知：FeS2和铁黄均难溶于水。下列说法不正确的是()A步骤，最好用硫酸来溶解烧渣B步骤，涉及的离子方程式为FeS214Fe38H2O=15Fe22SO16HC步骤
24、，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾D步骤，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3C要制得绿矾，为了不引入其他杂质，步骤最好选用硫酸来溶解烧渣，A项正确；加入FeS2后得到的溶液经步骤可得到绿矾，故步骤中FeS2和Fe3发生氧化还原反应，生成了FeSO4，离子方程式为FeS214Fe38H2O=15Fe22SO16H，B项正确；步骤，由FeSO4溶液得到绿矾应蒸发浓缩、冷却结晶而不是蒸发结晶，C项错误；步骤中若反应条件控制不当，则会使铁黄中混有Fe(OH)3，D项正确。5(2021湖北武汉联考)钌(Ru)是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属，性质很稳定，且耐腐蚀性
25、很强。实验室用H2还原RuO2来制备金属钌的装置如图所示。下列说法不正确的是()A加热试管前，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度B洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去HClC结束反应时，先停止加热，再关闭活塞KD启普发生器也可以用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气D可燃性气体在点燃或加热前必须验纯，故加热试管前，应先收集气体并点燃通过爆鸣声判断气体的纯度，以免发生爆炸，A项正确；洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去氢气中的HCl，避免制得的Ru含有杂质，B项正确；结束反应时，先停止加热，再关闭活塞K，用氢气冷却Ru，以免生成的Ru在高温时又被空气中的氧气氧化，C项正确；二氧化
26、锰与浓盐酸反应制备氯气需要加热，而启普发生器不能加热，D项错误。6(2021山东实验中学检测)FeCl2是一种常用的还原剂。有关数据如下：C6H5Cl(氯苯)C6H4Cl2FeCl3FeCl2溶解性不溶于水，易溶于苯不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯，易吸水熔点/4553沸点/132173查阅资料知：氯化铁遇水剧烈水解。实验室可以用如下方法来制备无水FeCl2。按下图装置，在三颈烧瓶中放入a g无水氯化铁和过量的氯苯，控制反应温度在128139 加热3 h，冷却，分离提纯得到粗产品。反应的化学方程式为2FeCl3C6H5Cl=2FeCl2C6H4Cl2HCl。请回答下列问题：(1)仪器B的
27、名称是_，盛装的试剂是_。(2)球形冷凝管的作用是_。(3)反应后通入N2的目的是_。(4)上图虚线框内应选择的安全瓶(盛有蒸馏水)是_。(5)用x molL1 NaOH溶液滴定安全瓶中盐酸，消耗y mL NaOH溶液，则氯化铁转化率为_(列出计算式)。(6)冷却实验装置，三颈烧瓶内物质经过过滤、洗涤、干燥后，得到粗产品，则回收滤液中C6H5Cl的方案是_。(7)已知25 时，KspFe(OH)34.01038，此温度下若在实验室中配制5 molL1 100 mL FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入_mL 1 molL1的盐酸(总体积忽略加入盐酸的体积)。解析(1)根
28、据仪器的结构特点可判断B为球形干燥管。干燥HCl气体所选干燥剂一般是无水CaCl2、P2O5、硅胶等。(2)冷凝管在此实验中的作用是冷凝回流、导气。(3)反应后通入N2的目的是将HCl气体吹入C装置中，使其被充分吸收，减少实验误差。(4)吸收HCl气体，应短进长出，故选c。(5)通过滴定实验可得反应生成的HCl的物质的量为xy103 mol，由反应的化学方程式2FeCl3C6H5Cl=2FeCl2C6H4Cl2HCl可知消耗的氯化铁的质量为xy103mol2162.5 gmol1，则其转化率为100%。(6)根据题目中的表格数据可知，C6H4Cl2的沸点为173 ，C6H5Cl的沸点为132
29、，回收C6H4Cl2中 C6H5Cl的措施是蒸馏，并且控制温度为132 。(7)若不出现浑浊现象，则c(Fe3)c3(OH)KspFe(OH)3，代入有关数据后可求出c(OH) 21013molL1，c(H)0.05 molL1，故至少要加入5.0 mL 1 molL1的盐酸。答案(1)球形干燥管无水CaCl2(写“P2O5、硅胶”均可)(2)冷凝回流、导气(3)将HCl气体吹入C装置中，使其被充分吸收(4)c(5)100%(6)蒸馏滤液，并收集132 馏分(7)5.07(2021湖南衡阳检测)实验室用下图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物
30、质是FeO和Fe2O3的混合物。(1)为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b处必须_。(2)装置B的作用是_，装置C中盛装的液体是_。(3)若为FeO和Fe2O3物质的量之比11的固体混合物，反应完全后，U型管的质量增加7.2 g，则混合物中Fe2O3的质量为_。(4)U型管E右边连接干燥管F的目的是_，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。解析(1)根据实验装置可确定，装置A为制取H2的装置，装置D为还原装置，加热前需要确定H2在装置中的纯度，若在爆炸范围内，加热会发生爆炸，在加热前需要收集气体进行验纯操作。(2)盐酸具有挥发性，制取的气体中会混有HCl气
31、体，装置B的作用为除去HCl气体；由于需要通过测定水的含量来确定氧化铁含量，则装置C需要除去水蒸气，则用浓硫酸干燥氢气。(3)U型管的作用为吸收水，增加的质量则为水的质量，7.2 g水为0.4 mol，FeO和Fe2O3物质的量之比11的固体混合物，根据氧原子守恒可知Fe2O3的物质的量为0.1 mol，质量为16 g。(4)由于空气中还含有水蒸气，则干燥管F的作用为防止空气中的水蒸气进入装置E。若无干燥管F，则导致水的含量偏大，从而导致氧化铁的含量偏大。答案(1)验纯(2)除HCl浓H2SO4(3)16 g(4)防止空气中水蒸气进入偏大8(2021辽宁鞍山检测)氯化铁可用作金属蚀刻、有机合成
32、的催化剂，研究其制备及性质是一个重要的课题。(1)氯化铁晶体的制备：实验过程中装置乙发生反应的离子方程式有_、_，仪器丙的作用为_。为顺利达成实验目的，上述装置中弹簧夹打开和关闭的顺序为_。反应结束后，将乙中溶液边加入_，边进行加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即得到产品。(2)氯化铁的性质探究：某兴趣小组将饱和FeCl3溶液进行加热蒸发、蒸干灼烧，在试管底部没有得到预期的红棕色固体。为进一步探究该固体的成分设计了如下实验。(查阅文献知：FeCl3溶液浓度越大，水解程度越小氯化铁的熔点为306 、沸点为315 ，易升华，气态FeCl3会分解成FeCl2和Cl2 FeCl2熔点为670 )操作
33、步骤实验现象解释原因打开K，充入氮气D中有气泡产生充入N2的原因_关闭K，加热至600 ，充分灼烧固体B中出现棕黄色固体产生现象的原因_实验结束，振荡C静置_2FeCl32FeCl2Cl2_ (用相关的方程式说明)结合以上实验和文献资料，该未知固体可以确定的成分有_。解析(1)装置甲制取氯气，装置乙发生Fe2H=Fe2H2，利用氯气的强氧化性，把Fe2氧化成Fe3，离子反应方程式为：2Fe2Cl2=2Fe32Cl；氯气有毒，作为尾气必须除去，除去氯气常用氢氧化钠溶液，因此丙装置中盛放NaOH溶液的作用是除去多余尾气；为了实验顺利进行，铁和盐酸先充分反应，待铁全部溶解后，再通入氯气，因此操作是：
34、关闭弹簧夹1和3，打开弹簧夹2，待铁粉完全溶解后，打开弹簧夹1和3，关闭弹簧夹2；Fe3易水解，为抑制水解，边加入浓盐酸，边进行加热浓缩、冷却结晶、过滤。(2)充入氮气的目的是排除装置中的空气，防止干扰实验；棕黄色固体是FeCl3，根据信息，FeCl3易升华，A中FeCl3由固体转化成气体，在B装置中遇冷凝结为固体；FeCl3受热分解成FeCl2和Cl2，Cl2与KBr反应生成Br2，Br2易溶于有机溶剂，现象是：溶液分层，上层接近无色，下层橙红色；根据上述现象和资料推出含有的物质是FeCl3、FeCl2、Fe2O3。答案(1)Fe2H=Fe2H2Cl22Fe2=2Fe32Cl 吸收多余的氯气
35、关闭弹簧夹1和3，打开弹簧夹2；待铁粉完全溶解后打开弹簧夹1和3，关闭弹簧夹2浓盐酸(2)排出装置内的空气 FeCl3易升华溶液分层，上层接近无色，下层橙红色2BrCl2=Br22Cl FeCl3、FeCl2、Fe2O39(2021山东日照检测)实验室以绿矾(FeSO47H2O)为铁源制备补血剂甘氨酸亚铁(NH2CH2COO)2Fe，有关物质性质如下表：甘氨酸(NH2CH2COOH)柠檬酸甘氨酸亚铁(NH2CH2COO)2Fe易溶于水，微溶于乙醇，两性化合物易溶于水和乙醇，有强酸性和还原性易溶于水，难溶于乙醇实验过程：.配制含0.10 mol FeSO4的水溶液。 .制备FeCO3：向配制好的
36、FeSO4溶液中，缓慢加入200 mL 1.1 molL1 NH4HCO3溶液，边加边搅拌，反应结束后过滤并洗涤沉淀。.制备(NH2CH2COO)2Fe：实验装置如图(夹持和加热仪器已省略)，将实验得到的沉淀(过量)和含0.20 mol 甘氨酸的水溶液混合后加入C中，然后利用A中的反应将C中空气排尽，接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤，滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。回答下列问题：(1)仪器P的名称是_。(2)实验配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化变质，应加入的试剂为_(填化学式)。(3)实验中，生成沉淀的离子方程式为_。(4)实验中，检查装置A的气密性的方法是_。柠
37、檬酸可调节pH，体系pH与产率的关系如下表：实验1234体系pH4.04.55.05.5产率/%65.7474.9678.7883.13实验5678体系pH6.06.57.07.5产率/%85.5772.9862.3156.86pH过低会使产率下降，其原因是_；柠檬酸的作用还有_(填字母)。A作催化剂B作反应终点指示剂C促进FeCO3溶解D防止二价铁被氧化洗涤实验中得到的沉淀，所选用的最佳洗涤试剂是_。(5)若产品的质量为16.32 g，则产率为_。解析(2)FeSO4易被空气中O2氧化，且易发生水解反应，故实验配制FeSO4溶液时，加入还原铁粉防止FeSO4被氧化，滴加稀硫酸抑制其水解。(3
38、)实验中，向配制好的FeSO4溶液中，加入200 mL 1.1 molL1 NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀，离子方程式为Fe22HCO=FeCO3CO2H2O。 (4)采用“压强差法”检验装置的气密性，具体操作为：关闭弹簧夹，从长颈漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于具支试管中的水面，停止加水一段时间后，若长颈漏斗与具支试管中的液面差保持不变，说明装置不漏气。由于NH2CH2COOH具有两性，pH过低，则溶液的酸性过强，NH2CH2COOH与H发生反应生成HOO CCH2NH，导致产品的产率下降。柠檬酸具有强酸性和还原性，加入柠檬酸调节pH，同时促进FeCO3溶解，并防止生成的Fe2被
39、氧化。由于甘氨酸亚铁易溶于水，难溶于乙醇，为了降低产品的溶解，故实验洗涤产品时最好选用乙醇。(5)结合制备过程中发生的反应可得关系式：FeSO4FeCO3(NH2CH2COO)2Fe，理论上生成0.1 mol (NH2CH2COO)2Fe，其质量为20.4 g，则产率为16.32 g/20.4 g100%80%。答案(1)恒压漏斗(2)Fe(3)Fe22HCO=FeCO3CO2H2O(4)关闭弹簧夹，从长颈漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于具支试管中的水面，停止加水一段时间后，若长颈漏斗与具支试管中的液面差保持不变，说明装置不漏气H会与NH2CH2COOH反应CD乙醇(5)80%10(20
40、21福建厦门一模)配合物乙二胺四乙酸铁钠(NaFeY)可溶于水，常见于铁强化盐中。实验1：制备乙二胺四乙酸铁钠晶体实验原理：2Fe(OH)3Na2CO32H4Y=2NaFeY3H2OCO2H2O实验步骤：称取2.7 g FeCl36H2O于烧杯中溶解，分批次加入适量浓氨水，搅拌，过滤，洗涤，干燥。将Fe(OH)3、乙二胺四乙酸(H4Y)、H2O加入三颈烧瓶(装置如下图)，搅拌，80 水浴反应1 h，用Na2CO3溶液调节pH，经过一系列操作，过滤洗涤，晾干得到产品。(1)“步骤”为避免Fe(OH)3沉淀中裹入过多杂质，采取的措施有_。(2)判断“步骤”中沉淀是否洗涤干净的操作为_。(3)若滴液
41、漏斗替换为分液漏斗，实验中Na2CO3溶液将无法顺利滴下，其原因为_。(4)“步骤”中的“一系列操作”为_(填标号)，若将溶液直接蒸干，会造成_。A蒸发浓缩，趁热结晶B蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜，停止加热C蒸发浓缩至大量晶体析出，停止加热实验2：市售铁强化盐中铁含量测定已知：铁强化盐含有NaCl、KIO3 、NaFeY，其中n(KIO3)n( NaFeY)150；I22S2O=2IS4O。称取m g样品，加稀硫酸溶解后配成100 mL溶液。取出10 mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入淀粉溶液，用c molL1Na2S2O3标准液滴定，重复操作23次，消耗Na2S2O3标准液平均值为V
42、 mL。(5)I除了与Fe3反应外，还可能发生的反应的离子方程式为_。(6)滴定终点的现象为_(填颜色变化)。(7)样品中铁元素的质量分数为_%。解析(1)根据实验操作原理分析可知，采取的措施有分批次加入浓氨水、搅拌。(2)可以通过检验是否存在Cl，判断沉淀是否洗涤干净，具体操作为：取最后一次洗涤液于试管中，加入AgNO3溶液，观察是否产生白色沉淀。(3)根据仪器构造分析知，其原因为反应需要加热且产生气体，使得三颈烧瓶内压强增大。(4)蒸发的正确操作是蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜，停止加热；若将溶液蒸干，会引起NaFeY3H2O分解、晶体飞溅。(5)IO具有氧化性，在酸性条件下可以与I发生氧化还
43、原反应生成I2，离子方程式为5IIO6H=3I23H2O。(6)用c molL1Na2S2O3标准液滴定溶液中I2，用淀粉溶液作指示剂，发生反应：I22S2O=2IS4O，达到滴定终点时，I2消耗完毕，溶液的蓝色褪去。(7)据题义知：由样品产生的n(I2)cV103cV102 mol；已知样品中n(KIO3)n(NaFeY)150设n(NaFeY)为x，则n(KIO3)为x，由反应方程式知：xxcV102 mol解得：x，故样品中铁元素的质量分数为100%。答案(1)分批次加入浓氨水、搅拌(2)取最后一次洗涤液于试管中，加入AgNO3溶液(3)反应需要加热且产生气体，使得三颈烧瓶内压强增大(4)BNaFeY3H2O分解、晶体飞溅(5)5IIO6H=3I23H2O(6)蓝色褪去(7)